株式会社マグネスケール || マグネスケール、レーザスケール、デジタルゲージの設計・製造・販売・サポート

株式会社マグネスケールは測定器・計測機器およびそれらのシステムを開発・設計・製造・販売するトータルソリューションを提供します。


HOME > 製品情報 > Magnescale

マグネスケールとは

耐振動・耐衝撃性

マグネスケールは、検出部を保護するためのケース材料として主に鉄製の部材を使用しているため、高い耐振動特性、耐衝撃特性を実現しています。さらにSR80シリーズでは、高剛性ケースに加え多点固定構造を採用しており、業界トップクラスの耐振動性、耐衝撃性を実現しています。

取付許容値

マグネスケールは、信号検出用のセンサが、ベアリングを介してスケール内部のガイド上をスライドして、位置を検出する構造となっています。このため、取付けによるスケール・ヘッドの位置偏差や、機械ガイドに対する平行度の不一致があっても、高い精度を安定して検出することが可能です。

結露、油に強い

マグネスケールは、磁気式の検出原理を採用しているため、工作機械に不可避の結露や油の影響をうけず、厳しい環境下でも安定した高い精度を得ることが可能です。

熱特性

マグネスケールは、一般的な工作機械の構造体に使用されている鋳鉄と同じ線膨張係数を有しています。従って、温度変化のある環境化においても、取付けられた装置と同じ挙動を示し、非常に安定した制御が可能です。特にSR80シリーズでは、スケールを装置に密着して取付けられるため、装置との熱交換も効果的に行われ、温度変化のある環境下でも、より安定した精度が得られます。

スケール構造

磁気信号検出部はベアリングで支持され、スケール材とは非接触状態を維持しています。このベアリングは、スケールに内蔵されたガイド上を走行し、装置の移動距離を検出します。このため、摺動抵抗が非常に小さく、駆動力の小さな装置でも使用可能です。また、特殊なシール構造によりゴミがスケールの内部に侵入しにくく、さらにエアパージを実施することで保護効果を高めることが可能です。

測定原理

スケール材料

スケールの素材となる磁気記録媒体は、磁気テープ、磁気ディスクで培った磁気技術を基に、高精度で高密度な記録を実現するスケール用として開発されました。信頼性が要求されるデータストレージシステムに使用されている、高密度・高信頼性で実績のあるメタル系磁性粉を採用しています。その磁気特性はBr:0.2~0.25T、Hc:約120kA/m。磁性媒体は塗布後の硬化工程を経て、切削油や強アルカリ性水溶液に耐える強固な塗膜面を形成しています。

  • 磁性媒体のB-H Curve

信号検出センサ(MRセンサ)

MRセンサは基板上にパターニングされた薄膜センサで、磁気信号が記録された媒体(スケール)と図1に示すように一定の間隔を保って相対移動する時に、スケールからの漏洩磁場の大きさに応じて抵抗値が変化する事を利用して信号出力を得ます。このときセンサ自体の抵抗変化特性や、スケールからの漏洩磁場の状態によって得られる信号に信号ピッチの正弦波成分以外にも歪み成分(高調波成分等)が含まれます。そこでセンサをもう1つ信号ピッチλの1/6の距離だけ稼動方向にずらして配置します(図2)。このとき3次高調波成分について見てみると、信号ピッチλの1/6は周期位相でπ/3であるので、3倍周期信号成分では右記A式となって、最初のセンサの3倍周期信号成分に対して位相が180度ずれて反転信号となります。この信号を足し込む事で3次高調波成分を打ち消すことが可能となります。このセンサの組み合わせで3n次の高調波成分は打ち消す事が可能です。同様に、更に複数のセンサを組み合せる事で別の次数、5次、7次等の高調波成分の打消しも同時に行うことが可能です。なお、温度特性の安定性等の点からも、一般に検出センサでは回路としてはブリッジ構造にする事が通常であるので、その場合はブリッジを構成するセンサ間の配置で偶数時の歪は打ち消されます。従って、ブリッジ構造と3、5、7次程度の高調波を打ち消すセンサ構成を配置するほとんど正弦波に近い信号を得ることが可能となります。この様に、歪の少ない信号を元に、電気内挿をデジタル化して行うことで電気的な各種の信号補正とあいまって高精度化、高分解能を得ています。

  • A式
  • 図1 MR素子と磁性媒体の配置構成
  • 図2 高精度マグネスケールの構造